Nghiên cứu sức chịu tải và độ lún của đất nền theo kết quả thí nghiệm trong phòng và hiện trường

NGUYỄN LÊ DU NGHIÊN CỨU SỨC CHỊU TẢI VÀ ĐỘ LÚN CỦA ĐẤT NỀN THEO KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM TRONG PHÒNG VÀ HIỆN TRƯỜNG Chuyên Ngành : ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG Mã Số Ngành : 60.58.60 LUẬN VĂN THẠC

NGUYỄN LÊ DU

NGHIÊN CỨU SỨC CHỊU TẢI VÀ ĐỘ LÚN CỦA ĐẤT NỀN

THEO KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM TRONG PHÒNG

VÀ HIỆN TRƯỜNG

Chuyên Ngành : ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG

Mã Số Ngành : 60.58.60

LUẬN VĂN THẠC SĨ

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Cán bộ hướng dẫn khoa học : ………

………

Cán bộ chấm nhận xét 1: ………

………

Cán bộ chấm nhận xét 2: ………

………

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM, BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ - TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, Ngày ………… tháng … …… năm 2010 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: 1 ……….……

2 ……….……

3 ……….……

4 ……….……

5 ……….……

Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Bộ môn quản lý chuyên ngành

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc

-

Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2010

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Ngày, tháng, năm sinh: 10/09/1985 Nơi sinh: Quảng Trị

Chuyên ngành: ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG MSHV: 09090293

I - TÊN ĐỀ TÀI:

NGHIÊN CỨU SỨC CHỊU TẢI VÀ ĐỘ LÚN CỦA ĐẤT NỀN THEO

KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM TRONG PHÒNG VÀ HIỆN TRƯỜNG

II - NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG

MỞ ĐẦU

CHƯƠNG 1: Tổng quan về sức chịu tải và độ lún của đất nền

CHƯƠNG 2: Cơ sở lý thuyết thí nghiệm và tính toán sức chịu tải, mô đun biến dạng và

độ lún của đất nền

CHƯƠNG 3: Phân tích sức chịu tải của đất nền và mô đun biến dạng theo kết quả thí

nghiệm trong phòng và hiện trường

CHƯƠNG 4: Ứng dụng tính toán công trình móng bè

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

III - NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 02/07/2010

IV - NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 06/12/2010

Quá trình học tập tại trường là sự nổ lực hết mình của bản thân để bổ sung kiến thức, đồng thời tiếp cận với các kiến thức mới Luận văn tốt nghiệp được hoàn thành là

sự tổng hợp những gì đã học và tìm hiểu được Để có được kết quả như ngày hôm nay cho phép em gửi lời biết ơn sâu sắc nhất đến:

TS Trần Xuân Thọ, người đã hướng dẫn trực tiếp cho em trong quá trình thực hiện đề tài

ThS Hoàng Thế Thao, ThS Võ Thanh Long đã tạo điều kiện giúp đỡ trong công tác thí nghiệm

Các thầy, cô bộ môn Địa cơ Nền móng - Khoa Kỹ thuật Xây Dựng - Đại học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh đã chỉ dẫn tận tình và truyền đạt những kiến thức cũng như kinh nghiệm quý báu trong suốt quá trình em theo học tại trường

Cảm ơn tất cả các anh chị em đồng nghiệp, anh chị em học viên cao học ngành Địa kỹ thuật xây dựng khóa 2009 về những đóng góp quý báu và cung cấp tài liệu tham khảo phục vụ cho quá trình thực hiện luận văn cũng như trong quá trình học tập Cuối cùng xin được gửi lời biết ơn đến gia đình, ba mẹ những người đã luôn tin tưởng, động viên em trong suốt quá trình học tập và công tác

Do thời gian và trình độ hạn chế, chắc chắn đề tài còn có nhiều thiếu sót, bản thân em sẽ cố gắng hoàn thiện hơn nữa trong quá trình làm việc, nghiên cứu tiếp theo

và mong nhận được nhiều ý kiến đóng góp từ thầy cô và các bạn đồng nghiệp

TP Hồ Chí Minh, Ngày 01 tháng 12 năm 2010

Học viên

NGUYỄN LÊ DU

Ngày càng nhiều công trình cao tầng được xây dựng trên nền đất tốt bằng giải pháp móng bè Do đó cần phải tính toán chính xác sức chịu tải và độ lún của đất nền

để đảm bảo ổn định cho công trình Tuy nhiên trong giai đoạn thiết kế ban đầu chỉ có

số liệu từ kết quả thí nghiệm trong phòng cho nên quá trình tính toán sức chịu tải và độ lún sẽ khác biệt so với thực tế Vì vậy xây dựng tương quan sức chịu tải, mô đun biến dạng từ kết quả thí nghiệm trong phòng và hiện trường là hết sức cần thiết

Luận văn tập trung phân tích sức chịu tải, độ lún của đất nền và mô đun biến dạng đối với các loại đất sét pha cát trạng thái dẻo mềm và đất sét pha cát trạng thái dẻo cứng bằng phương pháp tiến hành thí nghiệm nén cố kết trong phòng và thí nghiệm bàn nén tĩnh hiện trường

Từ việc phân tích các kết quả từ thí nghiệm, xây dựng tương quan sức chịu tải,

độ lún và mô đun biến dạng của đất nền Kết quả nghiên cứu đối với loại đất sét pha cát trạng thái dẻo mềm với hệ số rỗng trung bình e = 0.6 chênh lệch về sức chịu tải của đất nền mP từ 2.5 đến 3 lần, chênh lệch về mô đun biến dạng mE từ 2 đến 4 lần Đối với đất sét pha cát, trạng thái dẻo cứng với hệ số rỗng trung bình e = 0.7 chênh lệch về sức chịu tải của đất nền mP từ 2.5 đến 3.5 lần, chênh lệch về mô đun biến dạng mE từ 3 đến 4 lần

Các hệ số tương quan này có thể sử dụng để hiệu chỉnh vào kết quả tính toán thiết kế để có được kết quả ứng xử của nền đất sát với thực tế ở ngoài công trường xây dựng

Nowadays, more and more buildings are built on good ground by raft foundation method Therefore, it is needed to accurately calculate the load capacity and settlement of the ground to ensure the stability of the building However, in the initial design we have only data from experimental results in the laboratory, so the calculation of load capacity and settlement will be different from the reality It is essential to establish the correlation of the load capacity, deformation modulus from the experiments in the laboratory and in-situ

The thesis focuses on the analysis of bearing capacity, settlement of the ground and deformation modulus for sandy clay of low plasticity and sandy clay of intermediate plasticity by the methods of Oedometer test in the laboratory and Plate bearing test in-situ

From the results from experiments in the laboratory and in-situ, the correlations

of bearing capacity, settlement and deformation modulus are to be established from the Oedometer test and Plate bearing test results With sandy clay of low plasticity having average void ratio e = 0.6, the difference in bearing capacity mP between experiments

in the laboratory and in-situ is from 2.5 to 3 times; the difference in deformation modulus mE is from 2 to 4 times For sandy clay of intermediate plasticity having average void ratio e = 0.7, the difference in bearing capacity mP between experiments

in the laboratory and in-situ is from 2.5 to 3.5 times; the difference in deformation modulus mE is from 3 to 4 times

The correlation coefficients are able to use to calibrate into the results of calculation design to make the results more accurate to the actual constructions in the field

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ SỨC CHỊU TẢI VÀ ĐỘ LÚN CỦA ĐẤT NỀN 3

1.1 Sức chịu tải của đất nền 3

1.1.1 Phương pháp tính dựa trên mức độ phát triển của vùng biến dạng dẻo trong nền 3

1.1.2 Phương pháp tính dựa trên giả thuyết cân bằng giới hạn điểm 7

1.1.3 Công thức sức chịu tải có xét đến ảnh hưởng của dạng móng, chiều sâu chôn móng và độ nghiêng của tải trọng 7

1.1.4 Phương pháp tính dựa trên giả thuyết mặt trượt phẳng 9

1.1.5 Sức chịu tải tính theo lý thuyết đàn hồi 10

1.1.6 Sức chịu tải theo các thí nghiệm hiện trường 10

1.1.6.1 Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT (Standard Penetration Test) 10

1.1.6.2 Thí nghiệm xuyên tĩnh CPT (Cone Penetration Test) 11

1.1.6.3 Thí nghiệm bàn nén hiện trường 11

1.2 Độ lún của nền đất 11

1.2.1 Tính độ lún cuối cùng của nền đất bằng phương pháp áp dụng lý thuyết đàn hồi 11

1.2.2 Tính lún theo phương pháp cộng lún từng lớp 14

1.2.3 Tính lún theo phương pháp lớp tương đương 15

1.2.4 Phương pháp phần tử hữu hạn xác định sức chịu tải và độ lún của đất nền ổn định và theo thời gian 16

1.2.5 Tính lún do nén thứ cấp của nền đất 16

1.3 Nhận xét 17

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT THÍ NGHIỆM VÀ TÍNH TOÁN SỨC CHỊU TẢI, MÔ ĐUN BIẾN DẠNG VÀ ĐỘ LÚN CỦA ĐẤT NỀN 18

2.1 Đặt vấn đề 18

2.2 Thí nghiệm bàn nén hiện trường 18

2.2.1 Mục đích, phạm vi ứng dụng của thí nghiệm 18

2.2.2 Quy định chung 18

2.2.4.2 Tiến hành thí nghiệm 23

2.3 Xác định sức chịu tải, độ lún đất nền và môđun biến dạng E từ thí nghiệm nén tĩnh hiện trường 25

2.3.1 Tính toán sức chịu tải của nền 26

1 Ứng suất giới hạn của đất nền 26

2 Ứng suất cho phép của đất nền Pa 27

2.3.2 Tính toán độ lún nền 28

2.3.3 Tính toán môđun biến dạng E 28

2.4 Thí nghiệm nén cố kết trong phòng 29

2.4.1 Phương pháp thí nghiệm 29

2.4.2 Thiết bị thí nghiệm 30

2.4.3 Quy trình thí nghiệm 31

2.4.4 Tính toán kết quả thí nghiệm 32

2.5 Nhận xét: 34

CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH SỨC CHỊU TẢI, ĐỘ LÚN CỦA ĐẤT NỀN VÀ MÔ ĐUN BIẾN DẠNG THEO KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM TRONG PHÒNG VÀ HIỆN TRƯỜNG 35

3.1 Đặt vấn đề 35

3.2 Tiến hành thí nghiệm 35

3.3 Kết quả thí nghiệm 36

3.3.1 Kết quả thí nghiệm trong phòng: 36

3.3.2 Kết quả thí nghiệm hiện trường: 43

3.4 Phân tích sức chịu tải 47

3.5 Xây dựng mối quan hệ mô đun biến dạng từ thí nghiệm hiện trường và trong phòng 50

3.5.1 Công trình Trụ sở cục trinh sát ngoại tuyến 39 Lê Quý Đôn - Quận 3 50

3.5.2 Công trình Trụ sở làm việc công ty Hà Đô 4 - 60A Trường Sơn - Quận Tân Bình 50 3.5.3 Công trình Chung cư cao tầng 13/2 Âu Cơ - Quận Tân Phú 51

3.5.4 Công trình Chung cư Thái An, Nguyễn Văn Quá, Quận 12, TP Hồ Chí Minh 51

3.6 Xây dựng mối quan hệ độ lún đất nền từ thí nghiệm hiện trường và trong phòng 53

3.7 Nhận xét 54

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH MÓNG BÈ 55

4.2 Mô tả công trình 55

4.3 Cấu tạo địa chất 56

4.4 Mô phỏng tính toán 57

4.5 Phân tích kết quả 60

4.5.1 Theo phương pháp giải tích: 60

4.5.2 Theo phương pháp phần tử hữu hạn 62

4.5.3 Theo kết quả thí nghiệm bàn nén tĩnh hiện trường: 64

4.6 Nhận xét 64

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 66

1 Kết luận 66

2 Kiến nghị 67

3 Hướng nghiên cứu tiếp theo 67

TÀI LIỆU THAM KHẢO

TÓM TẮT LÝ LỊCH KHOA HỌC

Hình 1.1 - Tính lún lớp đất có bề dày zi theo Egorov 13

Hình 1.2 - Sơ đồ tính lún theo phương pháp cộng từng lớp 14

Hình 1.3 - Sơ đồ tính lún theo phương pháp lớp tương đương 15

Hình 1.4 - Sơ đồ tính lún theo phương pháp lớp tương đương(TH nền nhiều lớp) 16

Hình 2.1b: Dụng cụ và thiết bị thí nghiệm bàn nén tĩnh hiện trường 19

Hình 2.1b: Dụng cụ và thiết bị thí nghiệm bàn nén tĩnh hiện trường 20

Hình 2.2: Thí nghiệm bàn nén tĩnh hiện trường 21

Hình 2.3: Biểu đồ quan hệ giữa độ lún theo thời gian và độ lún với từng cấp tải 25

Hình 2.4: Xác định ứng suất giới hạn của nền dựa vào đường cong nén lún 26

Hình 2.5: Sơ đồ thí nghiệm cố kết (Oedometer) 29

Hình 2.6: Đường cong nén lún e -p trong thí nghiệm nén cố kết 33

Hình 3.1: Mặt cắt địa chất công trình 39 Lê Quý Đôn - Quận 3 37

Hình 3.2: Mặt cắt địa chất công trình 60A Trường Sơn - Quận Tân Bình 38

Hình 3.3: Mặt cắt địa chất công trình 13/2 Âu Cơ - Quận Tân Phú 39

Hình 3.4: Mặt cắt địa chất công trình Nguyễn Văn Quá - Quận 12 41

Hình 3.5: Biểu đồ quan hệ e - p trong thí nghiệm nén cố kết 42

Hình 3.6: Kết quả nén tĩnh bằng bàn nén hiện trường công trình 39 Lê Quý Đôn 43

Hình 3.7: Kết quả nén tĩnh bằng bàn nén hiện trường công trình 60A Trường Sơn 44

Hình 3.8 - Kết quả nén tĩnh bằng bàn nén hiện trường - Công trình 13/2 Âu Cơ 45

Hình 3.9: Kết quả nén tĩnh bằng bàn nén hiện trường công trình Chung cư Thái An 46

Hình 4.1: Phối cảnh công trình trụ sở làm việc cục trinh sát ngoại tuyến A21 55

Hình 4 2: Xác định mô đun biến dạng Eoedref theo kết quả thí nghiệm nén cố kết 58

Hình 4.3: Chia lưới phần tử 59

Hình 4.4: Biểu đồ quan hệ ứng suất và biến dạng (Móng tương ứng bàn nén) 62

Hình 4.5: Biểu đồ quan hệ ứng suất và biến dạng sau khi hiệu chỉnh mô đun biến dạng (Móng tương ứng bàn nén) 63

Hình 4.6: Biểu đồ quan hệ ứng suất và biến dạng (B = 20m) 63

Hình 4.7: Xác định sức chịu tải cho phép đối với móng bè có bề rộng 20m - công trình 39 Lê Quý Đôn 64

Bảng 1.1 - Giá trị hệ số sức chịu tải A, B, D theo TCVN 45 -78 5 

Bảng 1.2 - Giá trị các hệ số điều kiện làm việc theo TCVN 45 -78 6 

Bảng 1.3 - Bảng tra ω theo hình dạng móng và l/ b 12 

Bảng 1.4 - Bảng giá trị hệ số hiệu chỉnh M khi tính lún theo Egorov 13

Bảng 1.5 - Bảng giá trị hệ số A.ω 15

Bảng 2.1 - Kiểu và diện tích tấm nén theo loại đất thí nghiệm 21 

Bảng 2.2: Thời gian ổn định quy ước và cấp áp lực cho đất dính trong thí nghiệm bàn nén tĩnh hiện trường 24 

Bảng 2.3: Thời gian ổn định quy ước và cấp áp lực cho đất rời trong thí nghiệm bàn nén tĩnh hiện trường 24 

Bảng 2.4: Giá trị hệ số Poisson ν của một số loại đất 34 

Bảng 3.1: Kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý - công trình 39 Lê Quý Đôn 36 

Bảng 3.2: Kết quả thí nghiệm nén cố kết - công trình 39 Lê Quý Đôn 36 

Bảng 3.3: Kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý - công trình 60A Trường Sơn 37 

Bảng 3.4: Kết quả thí nghiệm nén cố kết - công trình 60A Trường Sơn 38 

Bảng 3.5: Kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý - công trình 13/2 Âu Cơ 39 

Bảng 3.6: Kết quả thí nghiệm nén cố kết - công trình 13/2 Âu Cơ 39 

Bảng 3.7: Kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý - công trình Chung cư Thái An 40 

Bảng 3.8: Kết quả thí nghiệm nén cố kết - công trình Chung cư Thái An 41 

Bảng 3.9 - So sánh sức chịu tải theo các phương pháp khác nhau 48 

Bảng 3.10 - Tương quan sức chịu tải giữa thí nghiệm trong phòng và hiện trường cho đất sét pha cát trạng thái dẻo mềm 49 

Bảng 3.11 - Tương quan sức chịu tải giữa thí nghiệm trong phòng và hiện trường cho đất sét pha cát trạng thái dẻo cứng 49 

Bảng 3.12 - Tương quan mô đun biến dạng giữa thí nghiệm trong phòng và hiện trường - Công trình 39 Lê Quý Đôn 50 

Bảng 3.13 - Tương quan mô đun biến dạng giữa thí nghiệm trong phòng và hiện trường - Công trình 60A Trường Sơn 50 

Bảng 3.16 - Tương quan mô đun biến dạng giữa thí nghiệm trong phòng và hiện trường - Đất

sét pha cát trạng thái dẻo mềm 52 

Bảng 3.17 - Tương quan mô đun biến dạng giữa thí nghiệm trong phòng và hiện trường - Đất sét pha cát trạng thái dẻo cứng 52 

Bảng 3.18 - Tương quan độ lún đất nền theo kết quả TN trong phòng và hiện trường 53

Bảng 3.19 - Tương quan độ lún đất nền theo kết quả thí nghiệm trong phòng và hiện trường - Đất sét pha cát trạng thái dẻo mềm 53 

Bảng 3.20 - Tương quan độ lún đất nền theo kết quả thí nghiệm trong phòng và hiện trường - Đất sét pha cát trạng thái dẻo cứng 54 

Bảng 4.1 - Bảng kết quả thí nghiệm chỉ tiêu cơ lý công trình 39 Lê Quý Đôn 56 

Bảng 4.2 - Các thông số mô hình toán theo phương pháp phần tử hữu hạn 57 

Bảng 4.3 - Các thông số mô hình tường vây và móng bè 59 

Bảng 4.4 - Kết quả tính lún theo phương pháp giải tích (Móng tương ứng bàn nén) công trình 39 Lê Quý Đôn 60 

Bảng 4.5 - Kết quả tính lún theo phương pháp giải tích (B = 20m) công trình 39 Lê Quý Đôn .61 

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Cùng với sự phát triển của quá trình đô thị hóa, ngày càng nhiều công trình được xây dựng, TP Hồ Chí Minh là một trong những thành phố phát triển năng động trong cả nước, mật độ xây dựng ngày càng nhiều Tỷ lệ thuận với nó là các sự cố xảy

ra khi thi công công trình Điều này đặt ra vấn đề là đòi hỏi quá trình tính toán phải chính xác và dữ liệu đầu vào đóng một vai trò hết sức quan trọng

Một số công trình xây dựng trên nền đất tốt và được tính toán thiết kế bằng phương án móng bè như: Trụ sở làm việc cục trinh sát ngoại tuyến A21 - 39 Lê Quý Đôn - Q3; Chung cư cao tầng - 13/2 Đường Âu Cơ - Q Tân Phú; Công trình Tòa nhà làm việc công ty Hà Đô 4 - 60A Trường Sơn - Q Tân Bình;… Tuy nhiên trong giai đoạn thiết kế ban đầu chỉ có số liệu từ kết quả thí nghiệm trong phòng cho nên quá trình tính toán thiết kế sẽ sai lệch so với ứng xử đất nền trên thực tế ở hiện trường

Sau khi tính toán thiết kế ta phải tiến hành thí nghiệm hiện trường để kiểm tra lại khả năng chịu tải của đất nền và so sánh với thiết kế

Nhiều thí nghiệm đã được thực hiện, mặc dù việc thực hiện thí nghiệm ở ngoài hiện trường để xác định các thông số của đất nền cho kết quả chính xác nhất nhưng vẫn còn nhiều hạn chế do chi phí thực hiện cao Nhằm hạn chế được chi phí cho việc thí nghiệm ở hiện trường, luận văn sẽ tập trung nghiên cứu tương quan mô đun biến dạng theo kết quả thí nghiệm đồng thời phân tích sức chịu tải của đất nền từ kết quả thí nghiệm trong phòng và hiện trường để đánh giá sức chịu tải đất nền làm cơ sở cho việc tính toán thiết kế ứng với từng loại đất cụ thể

Một số nghiên cứu xác định tương quan các chỉ tiêu vật lý và cơ lý của đất nền giữa thí nghiệm trong phòng và hiện trường đã được thực hiện như: “Xây dựng các liên hệ tương quan về các chỉ tiêu vật lý và cơ học dựa theo kết quả thí nghiệm trong phòng và kết quả thí nghiệm hiện trường của đất ở khu vực Tp.HCM, khu vực lân cận

và một số tỉnh ĐBSCL” - Luận án Tiến sỹ kỹ thuật - 2004 tác giả Võ Phán,và các nghiên cứu của GS TSKH Nguyễn Văn Thơ, GS TS Phan Trường Phiệt,… Luận văn tập trung nghiên cứu dựa vào thí nghiệm bàn nén tĩnh hiện trường và thí nghiệm nén

cố kết trong phòng để phân tích các yếu tố liên quan đến việc thiết kế nền móng

2 Nội dung nghiên cứu

- Phân tích sức chịu tải của đất nền từ kết quả thí nghiệm trong phòng, thí nghiệm hiện trường từ đó so sánh, đánh giá sức chịu tải đất nền theo từng loại đất

- Xác định mô đun biến dạng theo kết quả thí nghiệm trong phòng và hiện trường Xây dựng mối quan hệ mô đun biến dạng theo kết quả thí nghiệm trong phòng

và hiện trường

- Ứng dụng để tính toán ổn định và biến dạng công trình móng bè

3 Phương pháp nghiên cứu

Thí nghiệm hiện trường: Tiến hành thí nghiệm bàn nén tĩnh hiện trường

Thí nghiệm trong phòng: Tiến hành thí nghiệm nén cố kết

Thiết lập tương quan mô đun biến dạng từ thí nghiệm trong phòng và hiện trường

4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Đề tài “NGHIÊN CỨU SỨC CHỊU TẢI VÀ ĐỘ LÚN CỦA ĐẤT NỀN THEO KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM TRONG PHÒNG VÀ HIỆN TRƯỜNG” mang ý nghĩa thực tiễn và khoa học: Xác định sức chịu tải đất nền và mô đun biến dạng từ số liệu thu nhận được trực tiếp ở ngoài thực địa, đồng thời xác định tương quan sức chịu tải, độ lún và mô đun biến dạng từ thí nghiệm trong phòng và hiện trường nhằm làm cho kết quả tính lún và sức chịu tải chính xác, sát với thực tế hơn

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ SỨC CHỊU TẢI VÀ ĐỘ LÚN CỦA ĐẤT NỀN

1.1 Sức chịu tải của đất nền

Vấn đề xác định sức chịu tải của đất nền là khá phức tạp, việc xác định này ảnh hưởng rất lớn đến kết quả tính toán và ổn định lâu dài của công trình Có nhiều phương pháp xác định, ước lượng sức chịu tải của đất nền khác nhau, như: Phương pháp cân bằng giới hạn điểm trong phạm vi nền đất ngay sát dưới đáy móng, phương pháp hạn chế vùng phát triển biến dạng dẻo, phương pháp dựa trên giả thiết mặt trượt bên dưới đáy móng là mặt phẳng

Xác định sức chịu tải của đất nền cũng có thể phân loại thành 2 nhóm: Sức chịu tải tức thời với các đặc trưng chống cắt không thoát nước cu, φu và sức chịu tải với các đặc trưng chống cắt thoát nước c’, φ’ tương ứng với đất nền đã lún ổn định do cố kết thấm

1.1.1 Phương pháp tính dựa trên mức độ phát triển của vùng biến dạng dẻo trong nền [1]

Theo công thức Boussinesq: Các ứng suất chính tại điểm M (2β, Z) gây ra

bởi tải băng phân bố đầu dài vô hạn và có cường độ là p, có dạng:

πσ

ββ

πσ

2sin2

2sin2

2β: Góc nhìn từ điểm khảo sát về 2 biên móng

Z: Chiều sâu điểm khảo sát tính từ mặt đáy móng

Có thể sử dụng công thức này để khảo sát ứng suất trong nền đất dưới móng băng có bề rộng b và độ sâu chôn móng Df nhỏ

Vùng biến dạng dẻo bắt đầu phát triển từ 2 biên đáy móng Độ sâu lớn nhất của vùng biến dạng dẻo Zmax xác định từ điều kiện =0

γβ

f

D p d dZ

⇒ β =π −ϕ

22

Chiều sâu lớn nhất Zmax của vùng biến dạng dẻo dưới móng có dạng:

γ

βϕ

βγ

π

p D

−

sin

2sin

π

+ +

+

− +

Theo công thức của Frohlich:

- Ứng với nền đất không có vùng biến dạng dẻo:

sin

2sin

−

=

γ

βϕ

βγ

π

p D

có tải tác động trên mặt lập tức sẽ xuất hiện vùng biến dạng dẻo

- Với móng đặt trên mặt đất (Df = 0) nền đất dính ròng (φ = 0), công thức Frohlich cho sức chịu tải của nền có dạng:

g

g c

H

2cot

cotlim

ϕπ

4

ϕϕ

=

c D D

B b A p

γ1: Trọng lượng đơn vị thể tích của đất từ đáy móng trở lên mặt đất

γ2: Trọng lượng đơn vị thể tích của đất từ đáy móng trở xuống

Df: Chiều sâu chôn móng

c: Lực dính đơn vị của đất từ đáy móng trở xuống

Bảng 1.1 - Giá trị hệ số sức chịu tải A, B, D theo TCVN 45 -78

Trị số tiêu chuẩn của góc

25.0

πϕϕ

π

−+

=

g A

1+ ϕπ+ϕ−π

=

g B

2cot

cot

πϕϕ

ϕπ

−+

=

g

g D

Trong QPXD 45 - 78, sức chịu tải tiêu chuẩn được xét thêm điều kiện làm việc đồng thời giữa nền và công trình và được gọi là sức chịu tải tính toán theo trạng thái giới hạn II

ktc = 1: Khi các đặc trưng tính toán lấy trực tiếp từ thí nghiệm

ktc = 1.1: Khi các đặc trưng tính toán lấy trực tiếp từ các bảng thống kê

Bảng 1.2 - Giá trị các hệ số điều kiện làm việc theo TCVN 45 -78

Tỷ lệ kích thước công trình L/H Loại đất m2

1.1 1.1

1.3 1.3 Cát bụi

- Khô và ít ẩm

- Bão hòa nước

1.2 1.1

1.1 1.0

1.2 1.2 Đất hòn lớn lắp đầy sét

L: Chiều dài công trình H: Chiều cao công trình

1.1.2 Phương pháp tính dựa trên giả thuyết cân bằng giới hạn điểm [1]

Theo Prandtl:

Áp lực cực hạn đáy móng qu gồm 2 thành phần: Do lực dính c.Nc và do phụ tải hông q0.Nq

c q

(π ϕ)

ϕπ

tg tg

24

2 3

ϕπ

ϕ ϕ

π tg

q

e N

cos

2

qd qs q ci

cd cs c

q = + +0.5.γ γ γ γ γ (1.12)

Các hệ số ảnh hưởng của hình dạng móng F cs,F qs,Fγsđược De Beer đề nghị (1970) dựa nhiều trên nhiều kết quả đo đạc móng thực, có dạng:

=

c

q cs

N

N l

b

F 1

ϕ

tg l

=

b

D tg

=

b

D arctg

=

b

D arctg tg

F qd 1 2 ϕ 1 sinϕ 2 f1

2 0

N c = q −1cot

2

p =4 +γ.Dạng thường được sử dụng do Terzaghi và Peck hiệu chỉnh:

f u

u

L

b c

=

(1.15) Công thức trên gồm 3 thành phần:

:

1.1.5 Sức chịu tải tính theo lý thuyết đàn hồi [4]

Với độ lún cho trước, theo lý thuyết đàn hồi ta có sức chịu tải của đất nền được xác định:

(1 μ ).α

s s

E

q b

b

s E q

+ + +

+ +

=

1 1

1 1

ln 1

1 ln

1

2

2 2

2

m

m m

m m

m m

πα

m = b / l

1.1.6 Sức chịu tải theo các thí nghiệm hiện trường [1], [3], [4], [5], [6], [10]

1.1.6.1 Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT (Standard Penetration Test)

Theo Meyerhof (1956): Đề nghị công thức thực nghiệm ước lượng sức

chịu tải ứng với độ lún s = 2.54cm

b ≤ 1.22m: q a(net) =11.98N (kN/m2) (1.17)

2 )

(

28.3

128.399

) (

S F N

128.398.11

2 )

(

S F b

b N

Với:

S: Độ lún tính bằng mm

33 1 33

0

=

b D

F d f : Hệ số ảnh hưởng độ sâu chôn móng

1.1.6.2 Thí nghiệm xuyên tĩnh CPT (Cone Penetration Test)

Theo Meyerhof:

b ≤ 1.22m:

15

) (net c a

q

2 )

(

28.3

128.3

net

1.1.6.3 Thí nghiệm bàn nén hiện trường

- Với đất sét, sức chịu tải tức thời của nền không phụ thuộc vào bề rộng của móng Sức chịu tải tức thời của 1 móng nông trên nền đất sét cố kết thường có thể suy trực tiếp từ kết quả của thí nghiệm nén:

) ( ) (m u b

q Sức chịu tải cực hạn của bàn nén

- Sức chịu tải của một móng nông trên nền đất cát có thể được ước lượng như sau:

b

m b u m u

b

b q

1

E

b p

S ω −μ

Trong đó:

ω: Hệ số phụ thuộc hình dạng và l /b

- Độ lún của lớp đất có chiều dày Zi:

i

C

b p

S = .

Hình 1.1 - Tính lún lớp đất có bề dày z i theo Egorov

- Độ lún của lớp đất này chính là hiệu của 2 độ lún Si-1 và Si:

S S

C

k k C

b p S

- Khi tầng đất cứng nằm không sâu ⇒có hiện tượng tập trung ứng suất ⇒ cần đưa vào hệ số hiệu chỉnh M

( )

M C

k k C

b p

25

0 < ≤

b

H

0.2

20

1 < ≤

b

H

0.3

20

2 < ≤

b

H

0.5

20

3 < ≤

b

H

0.5

2 >

b H

1.2.2 Tính lún theo phương pháp cộng lún từng lớp [1], [12]

Hình 1.2 - Sơ đồ tính lún theo phương pháp cộng từng lớp

- Xác định chiều sâu vùng chịu nén:

i

i i i i n

i

E S

S

1 01

1

.

1.2.3 Tính lún theo phương pháp lớp tương đương [1], [9]

Hình 1.3 - Sơ đồ tính lún theo phương pháp lớp tương đương

Đối với nền nhiều lớp:

Hình 1.4 - Sơ đồ tính lún theo phương pháp lớp tương đương(TH nền nhiều lớp)

∑

=

s

i i i

h

z p h a S

2

1.2.4 Phương pháp phần tử hữu hạn xác định sức chịu tải và độ lún của đất nền

ổn định và theo thời gian

Trong mọi tính toán theo phương pháp phần tử hữu hạn, ta giả thuyết rằng đất là vật liệu đàn hồi dẻo và tuân thủ tiêu chuẩn chảy dẻo Tresca Các thông số cơ học của đất lấy G1, G2 , C1 , C2 là mô đun cắt, lực dính của lớp đất trên và lớp đất dưới

C S

logΔ

Δ

=α

1.3 Nhận xét

- Độ lún của nền và móng ảnh hưởng nhiều đến công năng của công trình và việc bố trí các hệ thống cấp thoát nước trong công trình, độ lún lệch có thể gây nên sự nứt nẻ, hư hỏng công trình Bên cạnh đó sức chịu tải của đất nền đóng vai trò quan trọng khi tính toán thiết kế công trình bởi nó liên quan đến sự an nguy và quá trình làm việc của công trình

- Có nhiều phương pháp khác nhau để xác định độ lún và sức chịu tải của đất nền Mỗi phương pháp sẽ có ưu nhược điểm khác nhau Phương pháp tính sức chịu tải dựa trên mức độ phát triển của vùng biến dạng dẻo trong nền nhằm hạn chế vùng biến dạng dẻo trong phạm vi nền dưới đáy móng nông sao cho nền đất còn ứng xử như một vật liệu đàn hồi, có thể ứng dụng phương pháp này để khảo sát ứng suất đất nền dưới móng băng có bề rộng và độ sâu chôn móng nhỏ Theo phương pháp này có thể sử dụng công thức theo Boussinesq, Frohlich, TCXDVN 45 - 78,… Phương pháp tính dựa trên giả thiết cân bằng giới hạn điểm theo các công thức đề nghị của Prandtl, Terzaghi, Mayerhof, Hansen,… Phương pháp tính lún theo phương pháp tổng phân tố,

lý thuyết đàn hồi, lớp tương đương,…

- Luận văn tập trung vào tính toán và so sánh các phương án tính toán sức chịu tải dựa trên mức độ phát triển của vùng biến dạng dẻo trong nền, phương pháp tính dựa trên giả thiết cân bằng giới hạn điểm,…với phương pháp tính toán sức chịu tải từ kết quả thí nghiệm bàn nén hiện trường

- Đồng thời khi tính toán về độ lún đất nền luận văn sẽ đi tính toán độ lún theo phương pháp tính tổng phân tố, kết quả tính toán sẽ so sánh sự khác biệt giữa kết quả thí nghiệm trong phòng và độ lún thực tế thu nhận được từ thí nghiệm bàn nén tĩnh hiện trường trên cơ sở phân tích dựa vào sự thay đổi mô đun tổng biến dạng

- Những tính toán từ kết quả thí nghiệm đề xuất ra những thông số liên quan giữa thí nghiệm trong phòng và hiện trường nhằm hổ trợ cho việc tính toán thiết kế sát với những ứng xử của đất nền ở ngoài thực tế

đề tài là thí nghiệm bàn nén tĩnh hiện trường và thí nghiệm nén cố kết, từ kết quả thí nghiệm đem xử lý, tính toán sức chịu tải, độ lún của đất nền và xác định mô đun biến dạng E của nền

2.2 Thí nghiệm bàn nén hiện trường

- Nguyên lý của thí nghiệm là đặt bàn nén tại vị trí dự định sẽ đặt móng, sau đó tiến hành chất tải theo từng cấp cho đến khi đất nền bị phá hoại

- Thí nghiệm thực hiện cho các loại đất sét, đất cát và đất hòn lớn tại hiện trường ở thế nằm và độ ẩm tự nhiên hoặc sau khi san lấp đến độ chặt yêu cầu Không

áp dụng thí nghiệm cho đá, đất trương nở và đất nhiễm mặn khi thí nghiệm chúng trong điều kiện thấm ướt

cả trong trường hợp nằm thấp hơn mực nước ngầm)

- Các hố đào thí nghiệm phải được bảo vệ để không bị nước mặt và nước mưa xâm nhập

- Diện tích tiết diện ngang của hố đào phải không nhỏ hơn 1.5m x 1.5m Đường kính hố tạo ra bằng phương tiện cơ giới không nhỏ hơn 900mm Đường kính lỗ khoan thí nghiệm không nhỏ hơn 325mm

- Các phương pháp khoan và đào phải đảm bảo cho đất thí nghiệm giữ được kết cấu nguyên và độ ẩm tự nhiên Lỗ khoan phải thẳng đứng và được chống bằng ống vách tới độ sâu thí nghiệm Khi sắp tới độ sâu thí nghiệm (còn cách 1m), không được dùng phương pháp khoan dập

- Khi thí nghiệm trong lỗ khoan ở vị trí thấp hơn mực nước dưới đất, không được hạ thấp mực nước vốn có tại đây

- Lớp đất thí nghiệm phải có bề dày không nhỏ hơn 2 lần đường kính d hoặc cạnh tấm nén Kết quả thí nghiệm chỉ có ý nghĩa đối với lớp đất có chiều dày 2d - 3d

- Kèm theo kết quả xác định mô đun biến dạng tại hiện trường phải có các tài liệu và số liệu về vị trí thí nghiệm, mô tả đất và các đặc trưng cơ - lý chủ yếu: thành phần hạt, độ ẩm, khối lượng riêng và khối lượng thể tích, hệ số rỗng, các giới hạn dẻo

và độ sệt, hệ số nén lún, góc ma sát trong và lực dính

- Mẫu đất để xác định các đặc trưng cơ - lý chủ yếu được lấy ở khoảng cách không lớn hơn 3m kể từ tâm hố đào thí nghiệm

- Khi xử lý kết quả thí nghiệm, tiến hành tính toán mô đun tổng biến dạng E với

độ chính xác như sau: Đến 1 MPa đối với E > 10MPa, đến 0.5 MPa đối với E từ 2 đến

10 MPa và đến 0.1 MPa đối với E < 2 MPa

2.2.3 Dụng cụ và thiết bị thí nghiệm

- Bàn nén hay tấm nén

- Thiết bị chất tải, neo giữ,kích thủy lực, đo biến dạng

Hình 2.1b: Dụng cụ và thiết bị thí nghiệm bàn nén tĩnh hiện trường

+ Kiểu III: Diện tích 600 cm2

- Bàn nén càng lớn thì kết quả càng chính xác, tuy nhiên áp lực nén yêu cầu lớn cho nên thường tốn kém và khó khăn trong việc chất tải

Bảng 2.1 - Kiểu và diện tích tấm nén theo loại đất thí nghiệm 

Tấm nén Tên đất

Vị trí tấm nén so với mực nước

Độ sâu thí nghiệm (m)

Vị trí tiến hành thí nghiệm Kiểu

Diện tích,cm2

≤ 6

Trong hố móng, hố đào, giếng

I

II III

5000

2500

1000 Đất cát - cát xốp, đất loại sét - sét

và sét pha có độ sệt IL > 0.25, cát

pha khi IL > 0, bùn, đất hữu cơ

Ngang mực nước dưới đất và cao hơn

≤ 6

Trong hố móng, hố đào, giếng

Tới 15 Tại đáy lỗ

Hình 2.2: Thí nghiệm bàn nén tĩnh hiện trường

Bộ phận chất tải, neo, kích thủy lực

- Việc chất tải được thực hiện bằng kích hoặc các quả tạ đã biết trọng lượng Kích phải được hiệu chỉnh trước Tải trọng được đo với sai số không quá 5% so với áp lực tác dụng

- Đối trọng của bàn nén phân thành 2 hình thức:

+ Đối trọng bằng cách chất tải trên hệ khung giằng Các vật chất tải là các khối bê tông hay bất cứ vật tạo khối lượng nào phù hợp

+ Đối trọng bằng cách dùng hệ cọc, neo ngàm vào các khung giằng Cũng có thể kết hợp 2 hình thức trên

Kết cấu thiết bị phải đảm bào khả năng chất tải lên tấm nén thành từng cấp 0.01 - 0.1 MPa, truyền tải đúng tâm lên tấm nén, giữ được từng cấp áp lực không đổi trong thời gian yêu cầu

Bộ phận ghi nhận số liệu

- Các võng kế để đo độ lún của tấm nén được gắn chặt vào hệ mốc chuẩn Tấm nén được nối với võng kế bằng sợi dây thép đường kính từ 0.3 đến 0.5mm Hệ đo phải đảm bảo đo được độ lún với sai số không lớn hơn 0.1mm Khi cần đạt độ chính xác 0.01mm phải dùng thiên phân kế

- Đo tải trọng: Sử dụng kích thủy lực có đồng hồ áp lực để xác định tải trọng các cấp

- Đo chuyển vị của bàn nén: Dùng các hệ thống giá đỡ, cọc neo xuống đất và ít nhất 3 đồng hồ đo chuyển vị Độ lún của tấm nén là trị số trung bình của 2 (hoặc nhiều hơn) thiết bị đo ở 2 phía đối diện

Chú ý:

Khi tiến hành thí nghiệm đất trong lỗ khoan và đo độ lún tấm nén theo chuyển

vị của đầu trên cột ống dùng để truyền tải trọng, phải xét tới biến dạng nén của các ống

đó và có biện pháp loại trừ sự uốn dọc của chúng

2.2.4 Trình tự thí nghiệm

- Khi tiến hành thí nghiệm trong hố móng, hố đào và giếng đào, tấm nén được đặt ở công trình khai đào Để đáy tấm nén thật khít với đất phải xoay tấm nén không ít hơn hai vòng theo các hướng quanh trục thẳng đứng Sau khi đặt phải kiểm tra mức độ nằm ngang của tấm nén

- Trong đất loại sét có độ sệt IL > 0.75, phải đặt tấm nén trong một hố tại đáy công trình khai đào Hố có độ sâu từ 40 đến 60cm và kích thước ngang lớn hơn đường kính hoặc cạnh tấm nén không quá 10cm Khi cần phải gia cố vách hố này

- Mặt đất trong phạm vi diện tích đặt tấm nén phải được san thật phẳng Khi khó san phẳng đất, tiến hành rải một lớp đệm cát nhỏ hoặc cát trung ẩm, dày từ 1 đến 2cm cho loại đất sét và không lớn hơn 5cm cho đất hòn lớn

- Tấm nén được lắp vào cột ống đường kính 219mm và hạ xuống đáy lỗ khoan

Chiều dài dây phải bằng chiều dài của võng kế đo độ lún của tấm nén

- Sau khi lắp tất cả các thiết bị, đưa các số đọc về vạch không (0) hoặc về vạch quy ước là 0, ghi vào nhật ký

Chọn cấp tải:

- Tăng tải trọng lên tấm nén thành từng cấp ΔP tùy theo loại đất thí nghiệm và trạng thái đất Tổng số các cấp gia tải được chọn phụ thuộc vào loại tải trọng dự kiến của công trình truyền xuống, không được ít hơn 4 kể từ giá trị tương ứng với cấp áp lực do trọng lượng bản thân của đất tại cao trình thí nghiệm Giá trị tải trọng lớn nhất

có thể chọn là Pmax = (1.5 ÷ 2) sức chịu tải thiết kế cho móng nông

- Trong cấp gia tải đầu tiên phải kể đến trọng lượng thiết bị tạo nên một phần tải trọng tác dụng lên tấm nén

- Khi dùng tấm nén kiểu II, phụ tải vành khăn phải tương ứng với áp lực thiên nhiên tại cao trình thí nghiệm

Điều kiện đạt độ lún ổn định:

- Giữ mỗi cấp gia tải đến khi ổn định biến dạng quy ước của đất: Không vượt quá 0.1mm sau thời gian nêu trong bảng 2.2 và 2.3 Thời gian giữ mỗi cấp gia tải tiếp sau không ít hơn thời gian giữ cấp trước

Bảng 2.2: Thời gian ổn định quy ước và cấp áp lực cho đất dính trong thí nghiệm

bàn nén tĩnh hiện trường

Cấp áp lực ΔP, MPa, khi hệ số rỗng e Tên đất

e < 0.5 0.5 < e < 0.8 0.8 < e < 1.1 e > 1.1*

Thời gian

ổn định quy ước, giờ Đất loại sét có

*: Khi hệ số rỗng e > 1.1 thời gian ổn định quy ước được tăng lên 1 giờ

Bảng 2.3: Thời gian ổn định quy ước và cấp áp lực cho đất rời trong thí nghiệm bàn

nén tĩnh hiện trường

Cấp áp lực ΔP, MPa, khi độ chặt

kết cấu của đất Tên đất Mức độ bão

hòa

Chặt Chặt vừa Xốp

Thời gian

ổn định quy ước, giờ

Đất - cát - cát to Sr ≤ 1 0.1 0.05 0.025 0.5

Sr ≤ 0.5 0.1 0.05 0.025 0.5 Cát trung

0.5 < Sr ≤ 1 0.1 0.05 0.025 1.0

Sr ≤ 0.5 0.05 0.025 0.01 1.0 Cát nhỏ, cát bụi

0.5 < Sr ≤ 1 0.05 0.025 0.01 2.0

Ghi nhận số đọc:

- Ghi số đọc các biến dạng kế tại mỗi cấp tải:

+ Khi thí nghiệm đất hạt lớn và đất cát: cách 10 phút trong nữa giờ đầu, cách 15 phút trong nữa giờ sau, tiếp theo cứ cách 30 phút cho đến khi đạt độ lún ổn định quy ước

+ Khi thí nghiệm cho loại đất sét: Cách 15 phút trong giờ đầu và 30 phút trong giờ sau và tiếp theo cứ cách 1 giờ cho đến khi đạt độ độ lún ổn định quy ước

- Ngừng thí nghiệm khi ổn định biến dạng ứng với cấp tải trọng cuối hoặc tổng biến dạng đạt 0.15d, trong đó d là đường kính tấm nén

- Khi có yêu cầu, có thể tiến hành dỡ tải từng cấp Đối với đất hạt lớn và đất cát, giữ mỗi cấp 10 phút, riêng cấp cuối giữ tới 20 phút Đối với đất loại sét các khoảng thời gian tương ứng là 15 và 30 phút

2.3 Xác định sức chịu tải, độ lún đất nền và mô đun biến dạng E từ thí nghiệm bàn nén tĩnh hiện trường

- Lập biểu đồ quan hệ giữa độ lún theo thời gian của từng cấp áp lực S = f(t) và biểu đồ quan hệ giữa độ lún với các cấp áp lực S = f(P) Biểu thị các giá trị P trên trục hoành và các giá trị độ lún ổn định quy ước S tương ứng trên trục tung

Hình 2.3: Biểu đồ quan hệ giữa độ lún theo thời gian và độ lún với từng cấp tải

- Qua các điểm thí nghiệm chấm trên biểu đồ, vẽ một đường thẳng trung bình bằng phương pháp bình phương nhỏ nhất, hoặc bằng phương pháp đồ giải Lấy điểm ứng với áp lực thiên nhiên làm điểm Pđ và điểm ứng với cấp gia tải cuối cùng làm điểm cuối Pc

- Nếu gia số độ lún tương ứng với áp lực Pi lớn gấp đôi gia số lún ứng với cấp

áp lực kế trướcPi-1, đồng thời bằng hoặc nhỏ hơn giá trị ứng với cấp Pi+1 thì lấy Pi-1 và

Si-1 làm các giá trị cuối cùng Lúc đó, số lượng các điểm làm căn cứ để tính toán trị trung bình phải không ít hơn 3

2.3.1 Tính toán sức chịu tải của nền

1 Ứng suất giới hạn của đất nền

Do bàn nén được mô hình là một móng nông thu nhỏ, nên thông qua biểu đồ quan hệ giữa độ lún và tải trọng, ta có thể xác định được ứng suất giới hạn của đất nền

theo các cấp như sau:

ΔSi-1: Số gia độ lún do cấp tải Pi-1 gây ra

ΔSi: Số gia độ lún do cấp tải Pi gây ra

ΔSi+1: Số gia độ lún do cấp tải Pi+1 gây ra

Hay nói cách khác là Pgh là cấp áp lực nén mà gia số độ lún ứng với cấp áp lực

Pi lớn gấp đôi gia số lún với cấp áp lực kề trước Pi-1 đồng thời bằng hoặc nhỏ hơn giá trị ứng với cấp Pi+1

Phương pháp 3:

- Pgh là cấp áp lực tại đó độ lún đạt giá trị quy ước bằng 1/10 đường kính bàn nén tròn hoặc cạnh của bàn nén vuông

- Từ giá trị Pgh ta tính được lực dính không thoát nước của đất dính dưới bàn nén:

c

gh u

N

H P

Trong đó:

Cu: Lực dính không thoát nước

γ: Trọng lượng riêng trung bình các lớp đất trên bàn nén

H: Chiều sâu thí nghiệm

Nc = 6.15 cho tải phân bố dạng tròn và 9.25 khi thí nghiệm trong hố khoan có cùng đường kính

2 Ứng suất cho phép của đất nền P a

Ta có thể tính ứng suất cho phép của đất nền thông qua các công thức:

S

gh a

Sức chịu tải cho phép của móng nông được xác định như sau:

- Sức chịu tải cho phép của móng nông kích thước B x L trên nền đất cát:

Trong đó:

Pa: Ứng suất cho phép của đất nền, được xác định từ kết quả thí nghiệm

Kích thước thực tế của móng B x L rất khác so với kích thước bàn nén Ảnh hưởng của hình dạng và kích thước móng thực so với bàn nén đã được Terzaghi và Peck cũng như một số nhà khoa học khác nghiên cứu và đưa ra một số hiệu chỉnh:

- Đối với nền cát:

P

f uP uf

B

B q

Trong đó:

:, uP

uf q

q Sức chịu tải của bàn nén và của móng

:, P

b

b S

- Với đất rời:

2 2

128.3

128.3 ⎜⎜⎝⎛ ⎟⎟⎠⎞ ⎜⎜⎝⎛ ++ ⎟⎟⎠⎞

=

m

b b

m b m

b

b b

b S

2.3.3 Tính toán mô đun biến dạng E

Mô đun biến dạng E, MPa được tính toán cho đoạn tuyến tính của biểu đồ S = f(P) theo công thức:

S

P d S

d

P E

Trong đó:

d: Đường kính của tấm nén tròn hoặc cạnh của tấm nén vuông